Question

某探究小組用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過(guò)程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．
（1）實(shí)驗(yàn)條件作如下限定：所用KMnO₄酸性溶液的濃度可選擇0.01mol?L^-1、0.001mol?L^-1，催化劑的用量可選擇0.5g、0g，實(shí)驗(yàn)溫度可選擇298K、323K．每次實(shí)驗(yàn)KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液（0.1mol?L^-1）的用量均為2mL．如果要探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)用文字表述

 

．
（2）在其它條件相同的情況下，某同學(xué)改變KMnO₄酸性溶液的濃度，測(cè)得以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（從混合振蕩均勻開(kāi)始計(jì)時(shí)）：

KMnO4酸性溶液的濃度/mol?L-1[學(xué)|科|	溶液褪色所需時(shí)間 t/min
	第1次	第2次	第3次
0.01	14	13	11
0.001	6	7	7

①計(jì)算用0.001mol?L^-1 KMnO₄酸性溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)KMnO₄的平均反應(yīng)速率（忽略混合前后溶液的體積變化）．

 

．
②還有一組同學(xué)做了下表中實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	20℃下，試管中所加試劑及其用量/mL				20℃下溶液顏色褪至無(wú)色所需時(shí)間/min
	0.6 mol/L H2C2O4溶液	H2O	0.2 mol/L KMnO4溶液	3 mol/L 稀硫酸
1	3.0	2.0	3.0	2.0	4.0
2	3.0	3.0	2.0	2.0	5.2
3	3.0	4.0	1.0	2.0	6.4
4	4.0	1.0	3.0	2.0	4.0
5	2.5	2.5	3.0	2.0	4.0

請(qǐng)回答：根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到的兩個(gè)結(jié)論是

 

．
（3）某同學(xué)取一定量草酸溶液裝入試管，加入一定體積的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩試管，發(fā)現(xiàn)溶液開(kāi)始緩慢褪色，后來(lái)迅速變成無(wú)色．（反應(yīng)熱效應(yīng)不明顯，可忽略不計(jì)）
寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)方程式

 

，該反應(yīng)的反應(yīng)速率迅速加快的主要原因可能是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)速率專(zhuān)題

分析：（1）所做的實(shí)驗(yàn)要有對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其他條件相同時(shí)，分別在298K、323K條件下分別實(shí)驗(yàn)；
（2）①首先計(jì)算△c（KMnO₄）=

0.001mol?L-1×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067mol?L^-1
和反應(yīng)時(shí)間：△t=

6min+7min+7min

3

=6.7min
再根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算；
②據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2、3可知，草酸濃度相同，而高錳酸鉀濃度不同，反應(yīng)速率不同；據(jù)實(shí)驗(yàn)4、5可知，高錳酸鉀濃度相同而草酸濃度不同，反應(yīng)速率相同，據(jù)此解答；
（3）據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等和原子守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素只有溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑和接觸面積，據(jù)此分析．

解答： 解：（1）據(jù)題給條件，用取兩份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化劑和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分別在298K和323K下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定溶液由紫色退為無(wú)色所需要的時(shí)間，
故答案為：取兩份0.01mol/LKMnO₄酸性溶液4ml，各加0.5g催化劑和0.1mol/L的H₂C₂O₄溶液2ml分別在298K和323K下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定溶液由紫色退為無(wú)色所需要的時(shí)間；
（2）①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)：c（KMnO₄）=

0.001mol/L×0.004L

0.004L+0.002L

=0.00067 mol?L^-1
反應(yīng)時(shí)間：△t=

(6+7+7)min

3

=6.7min
KMnO₄的平均反應(yīng)速率：
ν（KMnO₄）=

△c

△t

=

0.00067mol/L

6.7min

=1×10^-4 mol?L^-1?min^-1
故答案為：1×10^-4 mol?L^-1?min^-1；
②據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2、3可知，草酸濃度相同，而高錳酸鉀濃度不同，反應(yīng)速率不同，高錳酸鉀濃度越大，溶液褪色時(shí)間越短；據(jù)實(shí)驗(yàn)4、5可知，高錳酸鉀濃度相同而草酸濃度不同，反應(yīng)速率相同，褪色時(shí)間相同，
故答案為：高錳酸鉀濃度增大，反應(yīng)速率增加；草酸的濃度對(duì)反應(yīng)速率沒(méi)有影響；
（3）草酸使酸性高錳酸鉀褪色，是+7價(jià)的Mn氧化了草酸根，Mn變?yōu)?2價(jià)，C變?yōu)?4價(jià)，生成二氧化碳，據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等和原子守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；
開(kāi)始緩慢褪色，后來(lái)迅速變成無(wú)色，說(shuō)明反應(yīng)速率明顯加快，排除溫度的影響，反應(yīng)過(guò)程中濃度減小，在溶液中進(jìn)行壓強(qiáng)無(wú)影響，只能是生成物對(duì)反應(yīng)有催化作用，分析生成物可知，其他離子原溶液中有，只能是錳離子起了催化作用，
故答案為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；反應(yīng)產(chǎn)生的錳離子起催化作用或錳離子濃度增加，加快了反應(yīng)速率．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了酸性高錳酸鉀氧化草酸的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，注意對(duì)比實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用和氧化還原反應(yīng)中電子守恒的應(yīng)用，題目難度中等．